熱膨脹儀的工作原理

熱膨脹通常是指外壓強(qiáng)不變的情況下，大多數(shù)物質(zhì)在溫度升高時(shí)，其體積增大，溫度降低時(shí)體積縮小。又由于固體、液體和氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能大小不同，因而從熱膨脹的宏觀現(xiàn)象來(lái)看亦有顯著的區(qū)別。膨脹系數(shù)是為表征物體受熱時(shí)，其長(zhǎng)度、面積、體積變化的程度，而引入的物理量。它是線膨脹系數(shù)、面膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)的總稱。

熱膨脹是表征材料物理性能的重要特征量。了解和研究材料的熱膨脹性能是工程設(shè)計(jì)、材料研究及其應(yīng)用領(lǐng)域中不可缺少的部分。近幾年，世界各國(guó)對(duì)材料的熱膨脹測(cè)試方法進(jìn)行了大量研究(如瞬態(tài)法、干涉法和頂桿法等)，并設(shè)計(jì)了大量測(cè)量裝置(如激光干涉膨脹儀、頂桿膨脹儀、衍射膨脹裝置和顯微膨脹裝置等)。

熱膨脹儀是在一定的溫度程序、負(fù)載力接近于零的情況下，測(cè)量樣品的尺寸變化隨溫度或時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的儀器。簡(jiǎn)單的說(shuō)，熱膨脹儀是測(cè)量樣品的尺寸隨溫度變化而發(fā)生的變化。從這個(gè)Z簡(jiǎn)單的定義中我們不難看到，溫度和長(zhǎng)度測(cè)量是儀器的Z重要指標(biāo)。而分辨率是表示儀器Z小的可測(cè)量值，無(wú)疑反映著儀器的測(cè)試能力。

熱膨脹儀的工作原理：

物體由于溫度改變而有脹縮現(xiàn)象。其變化能力以等壓(p一定)下，單位溫度變化所導(dǎo)致的體積變化，即熱膨脹系數(shù)表示熱膨脹系數(shù)α=ΔV/(V*ΔT).式中ΔV為所給溫度變化ΔT下物體體積的改變，V為物體體積嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，上式只是溫度變化范圍不大時(shí)的微分定義式的差分近似;準(zhǔn)確定義要求ΔV與ΔT無(wú)限微小，這也意味著，熱膨脹系數(shù)在較大的溫度區(qū)間內(nèi)通常不是常量。

溫度變化不是很大時(shí)，α就成了常量，利用它，可以把固體和液體體積膨脹表示如下：Vt=V0(13αΔT)，而對(duì)理想氣體，Vt=V0(10.00367ΔT)；Vt、V0分別為物體末態(tài)和初態(tài)的體積對(duì)于可近似看做一維的物體，長(zhǎng)度就是衡量其體積的決定因素，這時(shí)的熱膨脹系數(shù)可簡(jiǎn)化定義為：?jiǎn)挝粶囟雀淖兿麻L(zhǎng)度的增加量與的原長(zhǎng)度的比值，這就是線膨脹系數(shù)。對(duì)于三維的具有各向異性的物質(zhì)，有線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)之分。

熱膨脹儀可用于精確測(cè)量材料在熱處理過(guò)程中的膨脹或收縮情況，且還可提供提供c-DTA(計(jì)算型DTA)功能。可用來(lái)研究材料的線性熱膨脹、熱膨脹系數(shù)(CTE)、燒結(jié)溫度、燒結(jié)步驟、相變、分解溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、軟化點(diǎn)、軟化溫度、密度變化、添加劑對(duì)原材料的影響等。

熱膨脹儀的應(yīng)用范圍：

熱膨脹儀在一定溫度程序下以及負(fù)載力接近于零時(shí)，測(cè)量樣品的尺寸隨溫度或時(shí)間變化而變化的函數(shù)關(guān)系。

用于測(cè)量固體、熔融金屬、粉末、涂料等各類樣品的變化函數(shù)關(guān)系，熱膨脹儀廣泛用于無(wú)機(jī)陶瓷、金屬材料、塑膠聚合物、建筑材料等領(lǐng)域。

在固體、熔融金屬、粉末、涂料等各類樣品的測(cè)量中，熱膨脹儀都有廣泛應(yīng)用。在無(wú)機(jī)陶瓷、金屬材料、塑膠聚合物、建筑材料等領(lǐng)域，使用也很廣泛。

在工業(yè)用戶、科研與教學(xué)中，都可見(jiàn)熱膨脹儀的身影，其對(duì)測(cè)量物品的形態(tài)限制較少，固體、熔融金屬、粉末、涂料等各類樣品都可測(cè)試。

熱膨脹儀主要測(cè)量物品與熱量有關(guān)的物理、化學(xué)變化，如物質(zhì)線膨脹、收縮、軟化溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、致密化、燒結(jié)過(guò)程、相轉(zhuǎn)變過(guò)程等。